Выбор сварочного тока в зависимости от диаметра электрода

Выбор сварочного тока в зависимости от диаметра электрода

82226

Сварка считается одним из самых надежных способов получения качественного неразъемного соединения металлов. Электроды относятся к основному расходному материалу, который используется в данной сфере. Они создаются таким образом, чтобы максимально соответствовать тому металлу, с которым вступают во взаимодействие, чтобы в итоге получилась однородная масса. Но материал является далеко не единственным параметром. Очень важным оказывается толщина, от которой зависит необходимая мощность аппарата, а также глубина провариваемой части металла.

Важно не только правильно выбрать их, но и правильно использовать. Здесь требуется не только мастерство сварщика, так как правильно подобранный режим оборудования также вносит свою долю в успешность процедуры. Опыт прошлых поколений уже помог вывести основные данные, как подобрать правильно параметры для того или иного материала и как проходит зависимость сварочного тока от диаметра электрода. Сейчас совсем не обязательно самостоятельно высчитывать все данные, а можно просто обратиться к уже сделанным расчетам, чтобы не наделать ошибок во время работы.

Режимы проведения операций

Сила тока при сварке электродом подбирается в зависимости от множества факторов согласно заданному режиму. Режим включает в себя основные показатели, которые определяются исходными данными. Можно определить требуемую форму шва, его размер и качество. Чем больше данных, тем выше качество работы. Основными параметрами являются:

• Диаметр электрода;
• Его марка;
• Положение при проведении операций;
• Сила и род тока;
• Полярность;
• Количество слоев в шве.

При многослойном шве режим может меняться, также как и диаметр и прочие параметры. Исходные данные берутся от электродов, которые в свою очередь подбираются под определенную марку металла. Если в общих данных указаны значения только для нижнего положения, то в этом нет ничего страшного. При вертикальном положении количество Ампер уменьшают от номинального на 10-20%, а при потолочном – на 20-25%. Это связано с тем, чтобы металл не так быстро расплавлялся и не стекал со шва. Также стоит отметить, что при потолочной сварке максимальный диаметр составляет 4 мм. Сварочный ток и диаметр электрода здесь имеют прямопропорционально соотношение. Его род также определяется сразу, так как он указывается в технических данных на пачке.

Выбор диаметра электрода для сварки

Подбор силы тока

Диаметр расходных материалов подбирается согласно толщине свариваемой детали, не говоря уже о размерах шва и способа сварки. Если необходимо заварить поверхность шириной в 3-5 мм, то диаметр следует выбирать 3-4. До 8 мм ширины вполне достаточно 5 электрода. Для каждого из этих положений нужно выбирать свое количество Ампер:

• Ток при сварке электродом 3 мм должен лежать в пределах от 65 до 100 А. Такой разброс зависит от металла и выбранного положения. Для начала рекомендуется ставить среднее значение, в данном случае 80 А.
• Сила тока при сварке электродом 4 мм лежит в пределах от 120 до 200 А. Это один из наиболее распространенных видов диаметра, который используется в промышленности, так как он подходит для работы, как с большими, так и мелкими швами.
• При 5 мм потребуется сила от 160 до 250 А, в зависимости от положения и выбранного типа металла. Это достаточно массивный расходный материал и количество Ампер здесь зависит от требуемой глубины проварки. Чтобы сделать ванную глубиной более 5 мм потребуется максимально полная мощность. Для стандартных режимов достаточно будет силы в 200-220 А. Для длительной работы с такими вещами следует иметь качественный и надежный трансформатор достаточной мощности.
• 6-8 мм электроды нуждаются в минимум 250 А, хотя для тяжелых работ может потребоваться значение в 300-350 А.

Настройка сварочного тока

«Обратите внимание! Неправильный выбор режима приведет к тому, что металл не будет провариваться, если тока не будет хватать, а при превышении, заготовка будет пропаливаться.»

Стоит отметить, что современная тенденция производства компактных сварочных аппаратов для домашнего использования делает все более востребованными расходные материалы толщиной в 1; 1,5; 2 мм. Для таких значений подойдет сила от 30 до 45 А, но при этом регулировка на аппарате должна быть достаточно плавная, так как тут даже небольшая погрешность может оказаться критической.

Таблица соотношения электрода и сварочного тока

Режим подбора тока для сварки стандартных стыковых соединений:

Также можно воспользоваться универсальной таблицей для широкого диапазона:

Рекомендации

Напряжение при сварке током на современных аппаратах выставляется автоматически, так что этот параметр не берется в особый расчет. Для самых распространенных операций следует иметь все необходимые данные у себя под рукой. Также не стоит забывать, что у каждого аппарата имеются свои погрешности, поэтому, следует регулировать все по собственному усмотрению, отталкиваясь от заданных режимов.

Регулировка сварочного тока под электрод

Сварка является самым надежным способом соединить металлические конструкции и изделия. Расходным материалом, использующимся в этом процессе, являются электроды. Их состав делается таким образом, чтобы максимально соответствовать свариваемому материалу. Тип стали, с которой работает сварщик, не самый важный параметр работ. Нужно также учитывать толщину изделия, мощность аппарата и требуемую глубину проварки.

Большую роль играет не только выбор электродов, но также их правильное использование. Здесь понадобится не только мастерство сварщика, но и возможности оборудования. Для разных электродов используются разные настройки, и сегодня мы будем разбираться, какой ток подбирается на какие электроды.

Настройка силы тока в зависимости от электрода

Есть много нюансов, влияющих на настройку силы тока для конкретного электрода. Все они влияют на форму шва, его размер и качество. Вот какие параметры учитываются при подборе режима питания:

• диаметр стержня;
• марка;
• положение, в котором будет вестись сварка;
• полярность;
• количество слоев.

Если вам нужен шов из нескольких слоев, тогда параметры могут меняться. За исходные данные принимаются параметры электродов, выбранных для сварки определенной марки стали.

Часто на упаковках указываются значения тока для сварки только в нижнем положении. В этом случае будет полезно знать, что для вертикального положения ток уменьшается примерно на 20%, а при потолочном на 25%. Это нужно, чтобы металл плавился медленнее и не стекал со шва.

Диаметр прутков выбирается в соответствии с толщиной металла. Одновременно нужно учитывать размеры шва и способ сварки.

При сварке поверхности шириной 3 — 5 мм, нужно брать электрод диаметром 3 — 4 мм. Диаметра в 5 мм будет достаточно вплоть до ширины шва в 8 мм.

Диаметр шва и ток, который вы будете использовать находятся в прямо пропорциональной зависимости.

• при диаметре электродов 3 мм, нам понадобится ток в пределах от 65 до 100 А. Этот разброс зависит от положения сварки и от типа металла. При первом использовании рекомендуется выставлять среднее значение. В данном случае это будет 80 А. После этого посмотрите на “поведение” самого электрода и металла, и подберите наиболее комфортные токи.
• Для 4 мм — стержней подойдет ток 120 — 200 А. Это один из часто встречающихся диаметров. Им можно работать как с большими швами, так и с маленькими.
• 5 мм — электроды работают при токе 160 — 250 А. Значение зависит от положения и металла. Также большую роль здесь играет глубина проварки — чем она больше, тем больший ток нужно выставлять. Глубокая ванна — более полсантиметра, потребует максимальной мощности. Это значит, что рабочий ток составит более 200 А. Если работы будут вестись в таком режиме долго, тогда нужно позаботиться о том, чтобы у вас был качественный трансформатор.
• Электроды 6 — 8 мм, используются с током от 250 А. Если вы работаете с толстым материалом, он может быть увеличен до 300 — 350 А.

Установка низкого тока приведет к тому, что вы не сможете сделать соединение, т. к. металл будет плохо провариваться. При слишком больших токах металл проплавится насквозь.

В последнее время популярность набирают аппараты малой мощности. Их используют в домашнем хозяйстве. Они позволяют работать с электродами небольшого диаметра — до 2 мм.

Переменный и постоянный ток

Для начала давайте разберемся, что такое переменный ток, а что такое постоянный.

Переменный ток меняется в течение времени. В обычной сети он имеет частоту 50 Гц. Это значит, что при подключении аппарата к бытовой сети, он будет выдавать ток частотой в те же 50 Гц.

Постоянный ток получают при помощи выпрямителей и стабилизаторов. Он может иметь прямую или обратную полярность. Преимущества постоянного тока проявляются в следующем:

• высокая стабильность дуги, благодаря чему шов получается ровным и надежным;
• высокая производительность;
• небольшое количество брызг, что экономит материал и защищает сварщика от ожогов.

Некоторые виды работ подразумевают использование только переменного тока.

Переменный ток подходит для работы с тугоплавкими материалами, имеющими оксиды в составе. Его применяют при сварке алюминия, поскольку обратное движение электронов разрушает оксидную пленку. То же относится и к загрязненным поверхностям.

Аппараты, выдающие переменный ток применяются там, где не требуется высокое качество и точность шва, но нужно при этом сократить затраты.

При сборке долговечных и надежных конструкций, лучше использовать постоянный ток. Его также применяют при работе с конструкциями и деталями небольшой толщины.

Заключение

Правильная установка тока играет важную роль в работе сварщиков. Все рекомендации по использованию конкретных электродов можно найти на упаковках. Точные настройки “под себя” нужно искать самостоятельно. С опытом, делать это будет все проще.

(Пока оценок нет)

Импульсная сварка: преимущества и возможности.

«Сварка – процесс создания неразъёмного соединения в результате расплавления кромок, образования общей сварочной ванны и последующей её кристаллизации» — так звучит определение хорошо известного многим сварочного процесса.

Как известно, сварка в своём нынешнем виде была изобретена в 30-е – 40-е годы прошлого века. За столь долгий срок некогда простой процесс обрёл вид сложной технологической операции, на смену неплавящемуся угольному электроду пришла расходуемая сварочная проволока, трансформаторы уступили место электронике и инверторам, а качество соединений повысилось за счёт применения различной газовой и порошковой защиты.

В последнее время наибольшее распространение получила полуавтоматическая сварка плавящейся проволокой в среде защитных газов благодаря простоте использования, обширному диапазону свариваемых материалов и толщин, невысокой цене на оборудование при его малых габаритах и возможности автоматизации и роботизации. Многие сварщики как частники, мелкие конторки так и рабочие промышленных гигантов государственного масштаба остановили свой выбор именно на полуавтоматах, подчёркивая повышенный КПД (в сравнении с применяемой ранее ручной дуговой сваркой плавящимся электродом), неприхотливость в работе и значительное сокращение дефектов шва на выходе изделий.

Прогресс не стоит на месте, а значит и без того простые в применении аппараты для полуавтоматической сварки с каждым годом приобретают всё новые технологии по улучшению сварочного процесса и предотвращению возникновения дефектов и напряжений в сварочном шве.

Сварка алюминия в импульсном режиме аппаратом CEA DIGITECH VISION PULSE 5000

Одной из таких технологий является возможность импульсной сварки.

Процесс создания сплошных сварных швов посредством расплавления металла с управляемым переносом «один импульс – одна капля» получил название импульсной сварки.

Используя импульсную дугу в виде источника тепла, можно существенно расширить возможности традиционной сварки в защитной газовой среде.

Импульсная MIG/MAG сварка представляет собой вариант обычного процесса сварки MIG/MAG, в котором ток пульсирует с частотой. Некоторые современные аппараты позволяют регулировать частоту импульса. Поскольку скорость подачи электродной проволоки не равна скорости её плавления, был введён дополнительный импульс для контроля переноса металла при работе на малых токах путем наложения импульсов высокого тока короткой длительности. Цикл состоит из применения многократного импульсного тока в течение постоянного фонового тока, что обеспечивает образование капли на конце электрода.

Электродинамические силы, резко увеличиваясь, сужают шейку капли, сбрасывая ее в сварочную ванну. В данном случае можно применять как одиночные, так и целую группу импульсов.

Стабильность всего MIG/MAG процесса напрямую зависит от соотношения длительности и величины импульсов и пауз между ними.

Методом подбора тока импульса и дуги можно ускорить плавку проволоки электрода, способствовать изменению формы и размеров сварочного шва. Наконец, можно уменьшить нижний предел сварочного тока, который отвечает за стабильность горения дуги.

Управляемый перенос металла помогает улучшить качество сварки. Данный метод является одним из самых лучших и эффективных. Во время осуществления импульсной сварки разбрызгивания совершенно отсутствуют, не образуются несплавления.

По сравнению со сваркой неплавящимся электродом импульсная сварка позволяет в 3—8 раз повысить производительность процесса и значительно снизить сварочные деформации при практически одинаковом качестве сварных соединений. Импульсная сварка может применяться для конструкций ответственного назначения из разных марок сталей, алюминиевых, медных, никелевых сплавов и титана толщиной от 1 до 50 мм при выполнении швов во всех пространственных положениях. Благодаря высокой пространственной стабилизации дуги и возможности применения вылета электрода большой длины этот процесс может быть успешно применен для сварки стыковых соединений толстолистовых материалов с узкощелевой подготовкой кромок.

Наибольшее распространение импульсная сварка получила для соединения алюминиевых сплавов толщиной ≥1,5 мм и специальных сталей толщиной > 1 мм.

Для каждого сварочного тока должны быть выбраны оптимальные частота и энергия импульсов. Частоту 50 Гц следует применять при малых токах, когда использование частоты 100 Гц невозможно. При токах свыше 70—100 А следует применять частоту 100 Гц, так как при частоте 50 Гц увеличивается чешуйчатость шва, его пористость и дымообразование.

Современные сварочные аппараты позволяют использовать широкий диапазон амплитуд импульсов различной длительности и формы волны на частотах от нескольких герц до нескольких сотен герц. Амплитуда и длительность импульса, объединённые должным образом, создают дугу, способную расплавить и отсоединять каплю электродной проволоки диаметром, близким к толщине этой проволоки.

Такая дуга в паузах между возбуждениями импульса не оказывает существенного влияния на глубину расплавления металла. За счет этого достигается устойчивое горение дуги в пространстве, улучшается качество сварки: отсутствует разбрызгивание расплавленного металла проволоки, целиком устраняются кратеры из сварных точек при уменьшении требуемых участков перекрытия в месте сварного шва. Выбор целесообразного отношения токов дуг (импульсной и дежурной) способен также значительно ускорить процесс сварки, но этот процесс является сложной операцией. Высота и длительность импульса зависят от состава проволоки, её диаметра и в меньшей степени от состава защитного газа.

Более всего для контроля параметров импульса подходят аппараты с синергетической системой управления. Такие аппараты позволяют не только настраивать основные параметры сварочного процесса: величину фонового и импульсного тока, времени их протекания, длину дуги и т.д., но и отталкиваться от предустановленных программ, рассчитанных специально под конкретные данные, как свариваемого материала, так и используемых «расходников»: состава газовой защиты и присадочной проволоки. Подобные настройки хорошо заметны на приведённых ниже изображениях меню аппарата CEA DIGITECH .

Меню выбора программ для сварки различных материалов аппарата DIGITECH

Основные преимущества импульсного режима MIG/MAG сварки:

• Она позволяет добиться плавной, без брызг сварки на средних токах (50-150A), которые иначе подходят только для сварки короткой дугой с непериодичной подачей металла в зону сварки и, как следствие, появление брызг металла.

• Импульсная передача является промежуточной между струйным переносом и сваркой короткой дугой, которая может быть слишком «холодной» (из-за прерывистого образования электрической дуги, дуга эффективно ‘выходит’ между каждым циклом плавления). Это делает его идеальным для сварки больших толщин, где необходим контроль тепловложения, но для которых струйный перенос будет уже слишком «горячим».

• Импульсный режим MIG сварки позволяет сваривать при более высоких скоростях там, где погружённая дуга или струйный перенос не применимы.

• Возможность перехода капельного переноса в мелкокапельный и струйный.

Двойной импульс

Сварка алюминия двойным импульсом аппаратом CEA DIGITECH VISION PULSE 5000

Сутью MIG/MAG процесса с двойными импульсами является модулирование высокочастотного несущего сварочного тока, вырабатываемого силовым инвертором, с низкочастотными импульсами, которые формируются вторичным инвертором. При этом существенно изменяется форма импульса и соотношения ток/пауза.

За счет изменения формы импульса и угла наклона фронта волны импульса появляется возможность получения управляемого мелкокапельного переноса в режиме короткого замыкания.

Режим короткого замыкания характеризуется плавным перетеканием капли с конца электродной проволоки в сварочную ванну.

Размер капли практически соответствует диаметру электродной проволоки, что позволяет уменьшить размер ванны жидкого металла и улучшить растекание капли в ванне. Уменьшение размера ванны ведет к правильному равномерному формированию обратного валика, повышая качество корневого прохода и улучшая условия сварки тонкого металла.

При работе с тавровыми швами двойной импульс тока позволяет получить шов с вогнутым катетом и избежать появления вероятных концентраторов напряжений в зоне сплавления.

Что касается системы настроек режима сварки, то она, прежде всего, зависит от назначения аппарата, цены и, если есть возможность, предустановленных программ, расширяющих функции. Так, аппарат СЕА DIGITECH , помимо наглядного интуитивно понятного меню, обладает гибкими настройками параметров сварки как импульсной, так и двойным импульсом на всех этапах процесса.

Выбор режима сварки двойным импульсом	Экран регулировки силы тока и напряжения

Регулировочные параметры отображены квадратами, настраиваемый параметр подсвечен зелёным.

Слева направо: предварительная подача газа, стартовая скорость, горячий старт, начальный ток, начальная длина дуги, начальное нарастание, конечное затухание, конечный ток, конечная длина дуги, растяжка дуги, послесварочный газ.

Диаграмма двойного импульса с настройками: первая модуляция (от I1 до I2), разность токов двойного импульса, длительность двойного импульса, баланс двойного импульса, частота двойного импульса, вторая модуляция (от I2 до I1).

Регулировка динамики/частоты импульса для режима ULTRASPEED (специальная функция полуавтоматов СЕА).

В линейке СЕА следующие аппараты имеют возможность полуавтоматической сварки MIG / MAG с использованием импульса/двойного импульса: DIGISTAR 250 , DIGITECH VISION PULSE 5000 . C описанием аппаратов Вы можете ознакомиться, просто нажав на интересующую модель.

Способы регулировки сварочного тока

Качество сварного шва в значительной мере зависит от характеристик электрической дуги. Для каждой толщины металла, в зависимости от его вида требуется определенной силы сварочный ток.

Кроме этого, важна вольтамперная характеристика аппарата для сварки, от этого зависит качество электрической дуги. Для резки металла тоже требуются свои значения электротока. То есть любой сварочный аппарат должен обладать регулятором, управляющим мощностью сварки.

Способы регулирования

Управлять током можно по-разному. Основные способы регулирования такие:

• введение резистивной или индуктивной нагрузки во вторичную обмотку сварочного аппарата;
• изменение количества витков во вторичной обмотке;
• изменение магнитного потока аппарата для сварки;
• использование полупроводниковых приборов.

Схематических реализаций этих способов множество. При изготовлении аппарата для сварки своими руками каждый может выбрать себе регулятор по вкусу и возможностям.

Резистор или индуктивность

Регулировка сварочного тока с использованием сопротивления или катушки индуктивности является самой простой и надежной. К держателю сварочных электродов последовательно подключают мощный резистор или дроссель. За счет этого меняется активное или индуктивное сопротивление нагрузки, что приводит к падению напряжения и изменению сварочного тока.

Регуляторы в виде резисторов применяют для улучшения вольтамперной характеристики сварочного аппарата. Используется набор мощных проволочных сопротивлений или один резистор, выполненный из толстой нихромовой проволоки в виде спирали.

Для изменения сопротивления специальным зажимом их подключают к определенному витку провода. Резистор выполняется в виде спирали для уменьшения габаритов и удобства использования. Номинал резистора не должен превышать 1 Ом.

Переменный ток в определенные моменты времени имеет нулевые или близкие к нему значения. В это время получается кратковременное гашение дуги. При изменении промежутка между электродом и деталью может произойти прилипание или полное ее гашение.

Для смягчения режима сваривания и соответственно получения качественного шва применяют регулятор в виде дросселя, который включается последовательно с держаком в выходной цепи аппарата.

Дополнительная индуктивность вызывает сдвиг фаз между выходным током и напряжением. При нулевых или близких к нему значениях переменного тока напряжение имеет максимальную амплитуду и наоборот. Это позволяет поддерживать стабильную дугу и обеспечивает надежное ее зажигание.

Дроссель можно изготовить из старого трансформатор. Используется только его магнитопровод, все обмотки удаляются. Вместо них наматывают 25-40 витков толстого медного провода.

Данный регулятор был широко распространен при использовании трансформаторных аппаратов переменного тока благодаря своей простоте и наличию комплектующих. Недостатками дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон управления.

Изменение количества витков

При этом методе регулировка характеристик дуги осуществляется благодаря изменению коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации позволяют изменить дополнительные отводы из вторичной катушки. Переключаясь с одного отвода на другой можно менять напряжение в выходной цепи аппарата, что приводит к изменению мощности дуги.

Регулятор должен выдерживать большой сварочный ток. Недостатком является трудность нахождения коммутатора с такими характеристиками, небольшой диапазон регулировок и дискретность коэффициента трансформации.

Изменение магнитного потока

Данный способ управления используется в трансформаторных аппаратах сварки. Изменяя магнитный поток, меняют коэффициент полезного действия трансформатора, это в свою очередь меняет величину сварочного тока.

Регулятор работает за счет изменения зазора магнитопровода, введения магнитного шунта или подвижности обмоток. Изменяя расстояние между обмотками, меняют магнитный поток, что соответственно сказывается на параметрах электрической дуги.

На старых сварочных аппаратах на крышке находилась рукоятка. При ее вращении вторичная обмотка поднималась или опускалась за счет червячной передачи. Этот способ практически изжил себя, он использовался до распространения полупроводников.

Полупроводниковые приборы

Создание мощных полупроводниковых приборов, способных работать с большими токами и напряжениями, позволило разработать сварочные аппараты нового типа.

Они стали способны менять не только сопротивление вторичной цепи и фазы, но и изменять частоту тока, его форму, что также влияет на характеристики сварочной дуги. В традиционном трансформаторном сварочном аппарате используется регулятор сварочного тока на базе тиристорной схемы.

Регулировка в инверторах

Сварочные инверторы – это самые современные аппараты для электродуговой сварки. Использование мощных полупроводниковых выпрямителей на входе устройства и последующей трансформации переменного тока в постоянный, а затем в переменный высокой частоты позволил создать устройства компактные и мощные одновременно.

В инверторных аппаратах основным регулятором является изменение частоты задающего генератора. При одном и том же размере трансформатора мощность преобразования напрямую зависит от частоты входного напряжения.

Чем меньше частота, тем меньшая мощность передается на вторичную обмотку. Ручка регулировочного резистора выводится на лицевую панель инвертора. При ее вращении изменяются характеристики задающего генератора, что приводит к изменению режима переключения силовых транзисторов. В итоге получается требуемый сварочный ток.

При использовании инверторных сварочных полуавтоматов настройка происходит так же, как и при использовании ручной сварки.

Кроме внешних регуляторов в блоке управления инвертором предусмотрены еще много различных управляющих элементов и защит, обеспечивающих стабильную дугу и безопасную работу. Для начинающего сварщика лучшим выбором будет инверторный аппарат для сварки.

Применение тиристорной и симисторной схемы

После создания мощных тиристоров и симисторов их стали использовать в регуляторах силы выходного тока в сварочных аппаратах. Они могут устанавливаться в первичной обмотке трансформатора или во вторичной. Суть их работы заключается в следующем.

На управляющий контакт тиристора со схемы регулятора поступает сигнал, открывающий полупроводник. Длительность сигнала может изменяться в больших пределах, от 0 до длительности полупериода тока протекающего через тиристор.

Управляющий сигнал синхронизирован с регулируемым током. Изменение длительности сигнала вызывает обрезание начала каждого полупериода синусоиды сварочного тока. Увеличивается скважность, в результате средний ток уменьшается. Трансформаторы очень чувствительны к такому управлению.

Такой регулятор имеет существенный недостаток. Время нулевых значений увеличивается, что приводит к неравномерности дуги и ее несанкционированному гашению.

Для уменьшения негативного эффекта дополнительно приходится вводить дроссели, которые вызывают фазовый сдвиг между током и напряжением. В современных аппаратах данный метод практически не используются.